EDA简介
EDA(Electronic design automation,电子设计自动化)是指利用计算机辅助设计(CAD)软件,来完成超大规模集成电路芯片的功能设计、综合、验证、物理设计(包括布局、布线、版图、设计规则检查等)等流程的设计方式。
EDA工具贯穿集成电路设计、制造、封装测试等环节,其涵盖了电子设计、仿真、验证、制造全过程的所有技术。一个完整的集成电路设计和制造流程主要包括工艺平台开发、集成电路设计和集成电路制造,三个阶段均需要对应的EDA工具作为支撑。
EDA作为集成电路产业链最上游、最高端和最核心的环节,被誉为“芯片之母”,是设计大规模集成电路的必备工具,其涉及的芯片IC设计、布线、验证和仿真等方面都直接决定着集成电路的产业竞争力。
EDA位于集成电路产业链最上游
EDA简史
EDA的发展是随着集成电路变迁的。经历了CAD/CAM(计算机辅助设计/计算机辅助制造)、CAE(计算机辅助工程)、ESDA(电子系统设计自动化)到EDA(电子设计自动化)四个阶段,阶段转换本质上是芯片描述抽象层级的变化,精度依次提升。
EDA的诞生:从手工绘图到全流程自动化
1、初始:CAD阶段(1970-1980)
20世纪70年代,由于芯片复杂度低,芯片设计人员通过手工完成电路图的输入、布局和布线。随着电路集成度的提升,人们开始借助CAD工具进行设计工程自动化来替代手工绘图,实现交互图形编辑、设计规则检查、IC版图设计、PCB布局布线、门级电路模拟和测试等功能。
2、发展:CAE阶段(1980-1990)
20世纪70年代,由于芯片复杂度低,芯片设计人员通过手工完成电路图的输入、布局和布线。随着电路集成度的提升,人们开始借助CAD工具进行设计工程自动化来替代手工绘图,实现交互图形编辑、设计规则检查、IC版图设计、PCB布局布线、门级电路模拟和测试等功能。
3、繁荣:EDA阶段(1990-2010)
20世纪70年代,由于芯片复杂度低,芯片设计人员通过手工完成电路图的输入、布局和布线。随着电路集成度的提升,人们开始借助CAD工具进行设计工程自动化来替代手工绘图,实现交互图形编辑、设计规则检查、IC版图设计、PCB布局布线、门级电路模拟和测试等功能。
4、 成熟:现代EDA(2010-至今)
20世纪70年代,由于芯片复杂度低,芯片设计人员通过手工完成电路图的输入、布局和布线。随着电路集成度的提升,人们开始借助CAD工具进行设计工程自动化来替代手工绘图,实现交互图形编辑、设计规则检查、IC版图设计、PCB布局布线、门级电路模拟和测试等功能。
EDA的重要性
芯片的复杂程度和集成度上升,产业分工以及设计成本攀升,使得EDA成为了集成电路产业上游的必备工具。
设计验证
在芯片设计的早期阶段,EDA工具可以模拟和验证设计方案的性能。它可以检测和纠正设计中的错误,提高设计的准确性和可靠性。
物理设计
EDA工具可以帮助设计人员进行物理布局和布线,优化芯片的面积利用率和功耗。它能够自动化处理复杂的物理规划流程,提高设计的效率。
仿真与验证
EDA工具可以对芯片进行仿真和验证,以确保设计的正确性和稳定性。它可以模拟各种工作条件和数据输入,验证芯片的性能和功能。
管理与优化
EDA工具不仅对芯片的设计过程进行管理,还可以对设计流程进行优化。它可以帮助设计团队提高工作效率和质量,减少生产成本和时间。
EDA的杠杆效应
EDA杠杆效应显著,是集成电路行业的支点。整个集成电路行业形成了由EDA工具、集成电路、电子系统、数字经济构成的倒金字塔产业链结构。仅从市场规模来看,EDA行业的全球市场规模仅百亿美元,却撬动着千亿美元的半导体制造产业市场,再向上更是支撑着万亿规模的数字经济。
屹立在集成电路金字塔尖端的EDA
相较于制造芯片的设备、生产线、原材料等动辄数亿美元的花销,EDA工具在集成电路企业的采购总额中占比较小。但作为贯穿集成电路设计、制造、封装测试等产业链各个环节的基础工具,EDA是集成电路产业的命脉,直接影响着产品的性能和量产率。一旦EDA这一产业链基础出现问题,整个集成电路产业乃至上层运行的数字经济产业都将受到重大影响。
参考文章
1. 全球EDA产业发展的4个历程
https://mp.weixin.qq.com/s/13eErxP0SjsGwZ8VJRW2pg
2. EDA行业报告:从华大九天看国产EDA的“逆风而上”
https://mp.weixin.qq.com/s/c54zSwPxh5jvcG9d1ACKOw
3.【产业科普】集成电路 | 芯片到底有多难造?EDA的作用与重要性
https://mp.weixin.qq.com/s/Q1lkKiAf4yH7RnB-0R2o2w
4.『行业研究』半导体:(九)半导体产业链上游之 EDA(中)
https://mp.weixin.qq.com/s/zIxuz7hq_QmcdYjANta3cA
5. EDA软件:半导体行业的“七寸”
https://mp.weixin.qq.com/s/d2fER_Jn7O-zeEvytPe4FQ
TOP
公众号